Meziplanetární lodě (Zdroje energie, část 8.)

Ahoj vespolek.
Dnešní textík se bude zabývat vzhledem a možnostmi zařízení na výrobu energie, které si představuji že by měly/mohly být včleněny do konstrukce mezihvězdných (vnitrosoustavových, velkých a nejenom) bojových vesmírných lodí.
 
 
Zdroj energie („hlavní“)
Jako hlavní zdroj energie pro systémy takového plavidla předpokládám buď jaderný, nebo fúzní reaktor. Dopředu bych chtěl zdůraznit, že o takových věcech vím jenom co jsem našel na různých wikinách (takže nic moc…:D) – Něco dostatečně výkonného a zároveň nejlehčího a nejbezpečnějšího co se dá sehnat (bohužel všechny tyto vlastnosti dohromady znamenají, že půjde o funkční kompromis).
 
 
Jaderné reaktory: Štěpná jaderná reakce zahřívá vodu a tato tepelná energie je potom převáděna na elektrickou (ještě přez „pohybovou“ energii reprezentovanou turbínou). „Nebezpečím“ reaktoru (které od Černobylského selhání je v samotné konstrukci co nejpečlivěji eliminováno) je „přehnání“ reakce, při nepřítomnosti chlazení a moderátoru (často to chladí voda, těžká voda, případně jsou také používány grafitové tyče absorbující neutrony pro přesnější řízení reakce). Pohlcením volných neutronů se reakce zpomaluje. „Bezpečnější“ je spíš systém používající (jako „moderátor“) vodu, protože ta se při velkých teplotách vypaří a zastaví reakci (narozdíl od systému používajícího grafit + vodu jako chladivo, kde velké zvýšení teploty a odpaření vody způsobí jen to, že reakce pokračuje a výkon stoupá).
 
Zjednodušené schéma štěpného jaderného reaktoru:

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/60/Wwer-1000-scheme.png
 
 
Fúzní reaktory: TOKAMAK a jeho „mezinárodní“ verze - ITER. Tato technologie ještě není na takovém stupni prověření a prozkoumání vědci aby byla ve své dnešní podobě použitelná, ale je to považováno za jeden z nejpravděpodobnějších směrů rozvoje „jaderných“ elektráren v nejbližších desetiletích (jako o možné době, kdy se tato technologie začne využívat, se mluví zhruba o roku 2040). Funguje to zhruba tak, že se v nich vytvoří velmi horká plasma a při dosažení určité vysoké teploty a hustoty částic se mohou slučovat jádra lehkých atomů (třeba vodíku), na jádra těžší (helium). Plasma je tvořena v magnetickém poli. Pak to myslím funguje svým způsobem podobně jako u jaderného reaktoru – teplo je odváděno vodou, nebo jiným vhodným médiem k turbíně, kterou roztáčí a vyrábí elektrickou energii.
 
Fúzní tokamak:
 
 
 
Zdroj energie („vedlejší“)
Jako „vedlejší“, či „pomocný“ zdroj energie může sloužit něco, co sice dokáže vyrobit méně energie než „hlavní zdroj“, ale je to spolehlivé a poměrně „dlouhodobé“.
 
 
 
Radioizotopový termoelektrický generátor: Je dlouhodobý a spolehlivý zdroj stejnosměrného elektrického proudu, který využívá k získání tepelné energie rozpadu radioaktivních prvků. Tento systém nevystavuje lidskou obsluhu zdravotním rizikům a dokáže pracovat dokud nepřijde o všechno palivo (které má poločas rozpadu 87,7 roku – tj. vydrží po 175,4 roku). Tento typ generátorů je pro vesmírné aplikace a jako zdroj energie pro odlehlá (často bezobslužná) zařízení na Zemi. Výhodou oproti solárním panelům je, že funguje i ve vzdálenějších koutech sluneční soustavy a bez slunce. Jako nevýhodu vidím jeho váhu.
 
 
Solární panely: Jde o kolektory tvořené fotovoltaickými články, které jsou tvořeny polovodičovými, nebo organickými prvky, které mění světelnou energii na elektrickou. Dnešní křemíkové panely dokáží na elektřinu přeměnit jenom asi 17% slunečního záření. Organické zvládnou až 25%. Používání sluneční energie pro vesmírné aplikace (především satelity blízko Země a sondy pracující v blízkosti Slunce, ale i třeba dodávka energie pro mezinárodní vesmírnou stanici ISS, nebo (dokud existoval) pro sovětskou/ruskou vesmírnou stanici MIR.
 
Na stanici ISS je už od pohledu solárních panelů využíváno docela hodně…
 
Magnetický motor/generátor: Tento způsob získávání elektrické energie je zatím poněkud málo rozšířený, ale pokud by skutečně dokázal to co slibují jeho tvůrci, byl by velmi příhodným zařízením fungujícím jako „pomocný“ zdroj energie. Základ tohoto zařízení je v podstatě přeměna magnetické energie na pohybovou (dva magnety k sobě přiblížíte stejnou stranou a jsou odpuzovány), jenom v tomto případě je jeden z těch magnetů součástí „kola“ a jeden je součástí „rámu“. Rám je okolo kola a síla magnetů způsobuje otáčení kola uvnitř rámu. Další možnou podobou je něco takového:

 
stránka s trochu jinou verzí magnetického pohybu:
 
Podle informací od té maďarské skupiny, o které se zmiňuje video uvnitř wikie, dokáže jejich generátor vytvářet při váze 1,5 Tuny, 15 Kilowattů energie bez toho, aby potřeboval jakékoliv „palivo“, nebo byl čímkoliv ovlivňován. Tento poslední generátor jsem sem přidal spíše jako zajímavost.
 
 
Sice je mnoho dalších směrů bádání, které slibují ještě silnější a lepší zdroje energie, ale dokud se nedostanou k nějákým rozumným výsledkům, jsou to jen nápady. Antihmota, energie vakua a mnohé další věci jsou prostě jenom hudbou vzdálené (možné) budoucnosti.
 

Rychlý odkaz na článek "Meziplanetární lodě (úvod, část 1.)", jehož součástí je i "obsah" s odkazy na všechny související textíky.

kategorie: 

Komentáře

Obrázek uživatele Brmboš

Tady je opět oživení témetu vesmírného výtahu:
http://www.osel.cz/index.php?clanek=4999

Zdá se že výzkumníky to dost zajímá. Ono to je samozřejmé, když uvážíme kolik stojí jediný start rakety, či raketoplánu.
Docela sranda bude, až někdo vymyslí vesmírnou kladku - spustí kus vesmírného odpadu dolů, aby se užitečný náklad vyvezl nahoru
Obrázek uživatele Ultramarinus

Kladka zní docela zajímavě, ale byla by nejméně 2x dražší než výtah a musela by být 2x pevnější.

Divím se, že se na výtah nepřišli nějácí byznysmeni. První se totiž (pokud nebude zničenej hodně rychle) vyplatí naprosto výborně. Satelity nahoru, šrot dolů a nakonec i komponentny nějákých větších konstrukcí včetně výtahu číslo 2 a možná i dílů lodí. Taky bych řekl, že těch 10 miliard se v mezinárodním obchodu najde úplně v klidu...